Bølgediffraksjon og eksempler

De Bølgediffraksjon Det er avviket i retningen som bølgene sprer seg når de finner en viss hindring, som kan være et solid objekt eller et gap. Ved å påvirke hindringen forvrenger og omgir bølgen den. Men for at effekten skal bli verdsatt, er det nødvendig at størrelsen på hindringen er sammenlignbar med bølgelengdenes bølgelengde.

Fenomenet bølgediffraksjon forklares i henhold til Huygens -prinsippet, oppdaget av den nederlandske fysikeren Christian Huygens i 1678. Den sier at når forstyrrelsen når et medium, oppfører hvert punkt i det seg som en emitter av nye bølger, med lik hastighet og frekvens som originalen.

Figuren viser diffraksjon av en flat bølgefront i to tilfeller: a) åpningen er større enn bølgelengden (til venstre) og bølgefronten krysser den uten å deformere knapt og b) bølgelengden og bølgelengden og åpningen er sammenlignbar, bølgefronten er brettet, blir en sfærisk front. Kilde: Wikimedia Commons.

På denne måten er det kontinuerlig en ny bølgefront, som kan visualiseres ved å tegne konvolutten til hver sekundærbølge utstedt.

Naturligvis har denne bølgefronten uendelige poeng, men nettopp i stedet for hindringen er det en enkelt bølgefront som fungerer som en emitter, noe som gjør det mulig for bølgen.

[TOC]

Eksempler på diffraksjon

Diffraksjon er et karakteristisk fenomen med alle bølger, inkludert lys og akustiske bølger. Hvis en jet av partikler utløses til en skjerm utstyrt med åpninger, oppfører jetflyet seg ikke på samme måte som en bølge vil bli gjort som lys, for eksempel siden strømmen av partikler ikke ville deformeres for å bøye seg gjennom hindringen eller åpningsinnlegget, men ville fortsette i en rett linje.

Det kan tjene deg: Transmittans: Hva er, molekylær energisiagram og trening

Den første som opplever og dokumenterer fenomenet med lysdiffraksjon var den italienske forskeren og presten Francesco María Grimaldi (1618-1663), og også hvem som ga ham navnet hans.

Prosjekt sollys i et mørkt rom

Som Grimaldi gjorde, kan det verifiseres at det å gjøre sollyset passere inne i et mørkt rom og projisere det på veggen gjennom en papp utstyrt med et lite hull eller spalte, den lette flekken er større enn større enn forventet.

Det kan også sees at kantene ikke er klare, og selv om det ikke er så enkelt å observere, har breddene i skyggen et diffus stripe -mønster. Men hvis monokromatisk lys brukes, for eksempel det som kommer fra en laser, er det et mer markert stripemønster.

Diffraksjonen av lyset er ikke så tydelig som lyden eller den for havets bølger, for for at det skal skje, er det nødvendig at hindringen eller åpningen har en lengde som kan sammenlignes med bølgelengden. Det synlige lyset har bølgelengder mellom 400-700 nanometer (1 nanometer = 10^-9 meter).

Derfor, jo nærmere spalten som lyset som er projisert på veggen eller skjermen er laget, er det tydeligere at det ikke er noen brå endring mellom det opplyste og det mørke området.

Det elektroniske mikroskopet

Elektronisk mikroskop i et histologilaboratorium

Lysdiffraksjon er en begrensning for optisk mikroskop. Når et objekt er mindre enn lysets bølgelengde, er det ingen måte å se det på, fordi diffraksjonen fullstendig slører bildet av objektet fullstendig.

Kan tjene deg: Mikroskopisk skala: egenskaper, tellepartikler, eksempler

Det er grunnen til at forskere bruker elektroner for å belyse veldig små strukturer, siden bølgelengden til en elektronstrål er mindre enn lysets lys. Det hender at elektroner har dobbelt karakter og er i stand til å oppføre seg som bølger.

Diffraksjon av bølgene av havet

Diffraksjonen av bølgene av havet blir tydelig observert når du passerer mellom steinene i Blue Lagoon, Wales, sørvest for Storbritannia. Kilde: Wikimedia Commons.

Diffraksjonen av havbølgene sees tydelig rundt steinene og de små øyene, spesielt når avstanden mellom disse bergartene er veldig lik bølgelengden som bølgene har.

Røntgendiffraksjon

Diffraksjon forekommer ikke bare med synlig lys, men også med resten av det elektromagnetiske spekteret. Når du interponerer en krystallinsk struktur før en røntgenstråle, produserer diffraksjonen de opplever et mønster som avhenger av den strukturen.

Denne diffraksjonen skyldes samspillet mellom x -strålene og de ytre elektronene i glassatomene.

Dyrekommunikasjon

Mange dyr kommuniserer med hverandre som avgir lyder som på grunn av deres lave frekvens er uhørbare for mennesker. Det hørbare utvalget av mennesker er veldig bredt, og svinger mellom 20 og 20.000 Hz, men dyr som den afrikanske elefanten er i stand til å avgi lyder med frekvenser under 20 Hz.

Fenomenet hjelper dem å kommunisere gjennom de enorme afrikanske savannene, fordi jo lavere frekvens er, jo mer akustiske bølger er diffaktive. Når disse finner steiner, trær og busker, gjenspeiles den ene delen i hindringen og den andre utvider hindringen og fyller mediet umiddelbart i banen.

Du kan tjene deg: Newtons tredje lov: Søknader, eksperimenter og øvelser

Dette hjelper pakkemedlemmene lett å være plassert til hverandre.

Men ikke bare pachiderms benytter seg av denne lydegenskapen, men også neshorn, sjiraffer og krokodiller kan bruke lavfrekvenslyder. Til og med brølet fra Tigers inneholder lave frekvenser, som ifølge eksperter bidrar til å lamme demningen.

Tåke

De er høyttalere som tjener til å veilede kar i områder der tåke forhindrer god synlighet. På samme måte har skipene disse foredragsholderne for å advare om deres tilstedeværelse og dermed unngå ulykker.

Tåkehøyttalere avgir lavfrekvenslyder, det vil si alvorlige notater, siden som forklart ovenfor, er lavfrekvenslyder diffaktive mer enn høy frekvens, og også kjører større avstander.

Det siste skyldes at dempningen av lydbølgen er lavere jo lavere frekvensen. Av denne grunn er de akutte lydene tapt raskere enn de seriøse, en annen grunn til at elefantene bruker veldig lavfrekvenslyder for å kommunisere.

Radio Am Vs. Fm

Ring av en AM- og FM -radiospiller

Radiobølger kan oppleve diffraksjon på grunn av hindringer som åser, fjell og store bygninger. AM-båndet har lange bølgelengder (180-550 meter) sammenlignet med hindringene som vanligvis finnes.

Det er grunnen til at de lettere diffranserer enn FM, hvis bølgelengde bare kan være et par meter. Disse avviker ikke så godt når de støter på bygninger, noe som gjør det vanskelig å motta i noen områder.

Referanser

1. Bauer, w. 2011. Fysikk for ingeniørfag og vitenskap. 1 og 2 bind. Mc Graw Hill.
2. Grenseløs fysikk. Diffraksjon. Gjenopprettet fra: kurs.Lumenarning.com.
3. Giancoli, d.  2006. Fysikk: Prinsipper med applikasjoner. 6. Ed Prentice Hall.
4. Hewitt, Paul. 2012. Konseptuell fysisk vitenskap. 5. plass. Ed. Pearson.
5. Rex, a. 2011. Fundamentals of Physics. Pearson.
6. Sears, Zemansky. 2016. Universitetsfysikk med moderne fysikk. 14. Ed. Volum 1-2. Pearson.
7. Serway, r., Jewett, J. 2008. Fysikk for vitenskap og ingeniørfag. Volum 1-2. 7. Ed. Cengage Learning.